本發(fā)明屬于壓力、溫度和速度測試領域，具體涉及一種集成總溫測量的五孔探針，用于流場總溫、總壓、靜壓、馬赫數(shù)、三維流速、偏轉角和俯仰角的同時測量。

背景技術：

在流體參數(shù)測試領域，通常壓力測量與溫度測量采用兩種不同的裝置，即獨立的壓力探針與溫度探針。相互獨立的壓力、溫度探針無法實現(xiàn)對同一測點處總溫、總壓、靜壓、馬赫數(shù)、三維流速、偏轉角和俯仰角的同時測量。在一些特殊的領域，例如葉輪機械級間，由于被測區(qū)域空間狹小，插入多個探針會阻塞流動通道，改變原有被測流場。為了減小對流場的影響，工程中，大多采用壓力探針、溫度探針在不同時刻對同一點進行測量。采用此種方式，無法獲得同一空間點在同一時刻的總溫、總壓、靜壓、馬赫數(shù)、三維流速、偏轉角和俯仰角等數(shù)據(jù)；同時，測量誤差也會因兩次測量的定位精度不同而增大。

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種集成總溫測量的五孔探針，實現(xiàn)對流場的總溫、總壓、靜壓、馬赫數(shù)、三維流速、偏轉角和俯仰角的同時測量，避免引入過多探針對流場造成太大影響，使得測量裝置更具集成性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術問題是：提供一種集成總溫測量的五孔探針，獲得流場中同一時刻、同一空間點的總溫、總壓、靜壓、馬赫數(shù)、三維流速、偏轉角和俯仰角等數(shù)據(jù)。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：

發(fā)明了一種集成總溫測量的五孔探針包含：感溫頭(1)，五孔探針頭(2)，探針桿(3)，引壓管(4)，溫度傳感器引線(5)。如附圖1所示，將溫度傳感器感溫頭(1)加裝在五孔探針頭(2)部。

進一步，溫度傳感器的加裝方式可以是在五孔探針頭(2)橫向伸出段的上方或下方焊接溫度傳感器感溫頭(1)，也可是在五孔探針頭(2)柱體迎風側開設感溫孔(6)將溫度傳感器置于五孔探針頭(2)內部，溫度傳感器通過感溫孔(6)感受溫度。溫度傳感器引線(5)沿著五孔探針頭(2)后面引入探針桿(3)內部，從探針桿(3)尾部伸出進而接入溫度測量系統(tǒng)。引壓管(4)放置在壓力探針桿(3)內部，從探針尾部引出進而接入壓力測量系統(tǒng)。

進一步，感溫頭(1)橫向尺寸小于五孔探針頭(2)起始端橫向尺寸，防止感溫頭的存在對流場測量造成影響。感溫頭(1)所采用的溫度傳感器為熱電偶或者熱電阻，且直徑為0.1至3mm。

進一步，五孔探針頭(2)直徑為1至6mm。五孔探針頭(2)各壓力孔直徑為0.1至1mm，五孔探針頭(2)末端面橫向尺寸小于探針桿(3)直徑，保證探針能夠伸進被測物體測溫孔內。

進一步，探針桿(3)直徑為2至20mm。

進一步，感溫孔(6)直徑為0.15至4mm。感溫孔(6)軸線距離五孔探針頭(2)軸線1至8mm。

本發(fā)明經(jīng)過校準，可測量流場總溫、總壓、靜壓、馬赫數(shù)、三維流速、偏轉角和俯仰角，可以用于葉輪機械和其它相關領域的實驗測試，能夠實現(xiàn)精確的測量。

和現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明中通過將溫度傳感器測點引入至五孔探針頭部，改善了已有探針無法同時測量總溫、總壓、靜壓、馬赫數(shù)、三維流速、偏轉角和俯仰角等數(shù)據(jù)的缺陷；與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明采用單支探針代替多支探針能夠減小對被測流場的影響，提高測量的精度；簡化探針裝配、測量過程，縮短測試時間，進而能夠取得極大的經(jīng)濟效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的總體示意圖。

圖中：1-感溫頭，2-探針頭，3-探針桿，4-引壓管，5-溫度傳感器引線，6-感溫孔。

圖2是本發(fā)明實施例一中的一種集成總溫測量的五孔探針正面示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例一中的一種集成總溫測量的五孔探針側面示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例一中的一種集成總溫測量的五孔探針A向示意圖。

圖5是本發(fā)明實施例二中的一種集成總溫測量的五孔探針正面示意圖。

圖6是本發(fā)明實施例二中的一種集成總溫測量的五孔探針側面示意圖。

圖7是本發(fā)明實施例二中的一種集成總溫測量的五孔探針A向示意圖。

圖中：1-感溫頭，11-感溫頭端面，2-探針頭，21-探針頭端面，22-錐形起始端，23-感壓孔，3-探針桿，4-引壓管，5-溫度傳感器引線。

圖8是本發(fā)明實施例三中的一種集成總溫測量的五孔探針正面示意圖。

圖9是本發(fā)明實施例三中的一種集成總溫測量的五孔探針側面示意圖。

圖10是本發(fā)明實施例三中的一種集成總溫測量的五孔探針A向示意圖。

圖中：1-感溫孔，2-探針頭，21-探針頭端面，22-感壓孔，3-探針桿，4-引壓管，5-溫度傳感器引線。

具體實施方式

一種集成總溫測量的五孔探針，在本發(fā)明中介紹了三種具體實施方式，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

實施例一

如圖2、3、4所示，在五孔探針頭(2)橫向伸出段上方焊接溫度傳感器感溫頭(1)以感受氣流溫度，將溫度傳感器引線(5)沿著五孔探針頭(2)后面引入探針桿(3)內部，從探針桿(3)尾部伸出進而接入溫度測量系統(tǒng)。五孔探針頭(2)上存在五個感壓孔(23)以感受壓力，引壓管(4)均放置在壓力探針桿(3)內部，從探針尾部引出進而接入壓力測量系統(tǒng)。

五孔探針頭(2)端面(21)在探針支桿(3)直徑以內，以使探針整體能夠通過壓力孔。溫度傳感器感溫頭(1)端面(11)橫向尺寸小于五孔探針頭(2)錐形起始端(22)橫向尺寸，避免感溫頭(1)的存在對五孔探針頭(2)壓力測量造成影響。

本實施例中，五孔探針頭(2)直徑為2mm，五孔探針頭(2)各感壓孔(23)直徑為0.3mm，探針桿(3)直徑為5mm。本實施例中，溫度傳感器為熱電偶，且直徑為1mm。

本發(fā)明經(jīng)過校準，在實際測量過程中，壓力測量系統(tǒng)測量得到五孔探針頭(2)各感壓孔(23)感受壓力，將其換算成特定的壓力系數(shù)，根據(jù)校準系數(shù)矩陣即可得到總壓、靜壓、馬赫數(shù)、俯仰角、偏轉角。通過溫度傳感器輸出的電信號以及校準關系可以得到總溫。利用已經(jīng)得到的總溫、馬赫數(shù)即可換算得到靜溫以及速度大小。

綜上，本發(fā)明可測量流場的總溫、總壓、靜壓、馬赫數(shù)、三維流速、偏轉角和俯仰角，可以用于葉輪機械和其它相關領域的實驗測試，能夠實現(xiàn)精確的測量。

實施例二

如圖5、6、7所示，在五孔探針頭(2)橫向伸出段下方焊接溫度傳感器感溫頭(1)以感受氣流溫度，將溫度傳感器引線(5)沿著五孔探針頭(2)前面引入探針桿(3)內部，從探針桿(3)尾部伸出進而接入溫度測量系統(tǒng)。五孔探針頭(2)上存在五個感壓孔(23)以感受壓力，引壓管(4)均放置在壓力探針桿(3)內部，從探針尾部引出進而接入壓力測量系統(tǒng)。

五孔探針頭(2)端面(21)在探針桿(3)直徑以內，以使探針能夠通過壓力孔。溫度傳感器感溫頭(1)端面(11)橫向尺寸小于五孔探針頭(2)錐形起始端(22)橫向尺寸，避免感溫頭(1)的存在對五孔探針頭(2)壓力測量造成影響。

本實施例中，五孔探針頭(2)直徑為2mm，五孔探針頭(2)各壓力孔直徑為0.3mm，探針桿(2)直徑為5mm。本實施例中，溫度傳感器為熱電阻，且直徑為1mm。

本發(fā)明經(jīng)過校準，在實際測量過程中，壓力測量系統(tǒng)測量得到五孔探針頭(2)各感壓孔(23)感受壓力，將其換算成特定的壓力系數(shù)，根據(jù)校準系數(shù)矩陣即可得到總壓、靜壓、馬赫數(shù)、俯仰角、偏轉角。通過溫度傳感器輸出的電信號以及校準關系可以得到總溫。利用已經(jīng)得到的總溫、馬赫數(shù)即可換算得到靜溫以及速度大小。

綜上，本發(fā)明可測量流場的總溫、總壓、靜壓、馬赫數(shù)、三維流速、偏轉角和俯仰角，可以用于葉輪機械和其它相關領域的實驗測試，能夠實現(xiàn)精確的測量。

實施例三

如圖8、9、10所示，在五孔探針頭(2)柱體迎風側開設感溫孔(1)，將溫度傳感器置于五孔探針頭(2)內部，溫度傳感器通過感溫孔(1)感受溫度。溫度傳感器引線(5)從探針桿(3)尾部伸出進而接入溫度測量系統(tǒng)。五孔探針頭(2)端面(21)在探針桿(3)直徑以內，以使探針能夠通過壓力孔。五孔探針頭(2)上存在五個感壓孔(22)以感受壓力，引壓管(4)均放置在壓力探針桿(3)內部，從探針尾部引出進而接入壓力測量系統(tǒng)。

本實施例中，五孔探針頭(2)直徑為2mm，五孔探針頭(2)各壓力孔直徑為0.3mm，探針桿(2)直徑為5mm。本實施例中，溫度傳感器為熱電阻，且直徑為1mm，感溫孔(1)直徑為1.5mm。感溫孔(1)軸線距離五孔探針頭(2)軸線2mm。

本發(fā)明經(jīng)過校準，通過五孔探針頭(2)測得五孔壓力值換算成特定的壓力系數(shù)，根據(jù)校準系數(shù)矩陣即可得到總壓、靜壓、馬赫數(shù)、俯仰角、偏轉角。通過溫度傳感器輸出的電信號以及校準關系可以得到總溫。利用已經(jīng)得到的總溫、馬赫數(shù)即可換算得到靜溫以及速度大小。

綜上，本發(fā)明可測量流場的總溫、總壓、靜壓、馬赫數(shù)、三維流速、偏轉角和俯仰角，可以用于葉輪機械和其它相關領域的實驗測試，能夠實現(xiàn)精確的測量。

雖然表述和描述了優(yōu)選實施例，但是可對實施例進行各種改動或者替換而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。因此可以理解本發(fā)明是以示例性方式而不是限制性方式進行描述。